東莊水電站消防系統設計

趙 川

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001）

0 引言

隨著社會和科技的進步，人類對水電能源的依賴越來越嚴重，水電站建設在全世界國民經濟中的地位日漸凸顯。世界各國水電站工程建設活動蓬勃發展，我國的水電站建設工程活動也在如火如荼地進行著。但由于水電站多位于偏遠地區，因此具有環境惡劣、廠房結構復雜、布置不集中、所涉及的電氣設備眾多且受外界干擾較大，無論是預防還是應對突發火災的能力均較弱。由此引發的對于水利工程消防系統進行設計開發的需求變的十分強烈，而保證消防系統的準確性與實時性是水利工程消防系統設計所面臨的關鍵問題[1]。

水電站消防系統設計方案要求遵循國家基本建設方針，消防設施的投入情況，統籌規劃水利工程消防設計與樞紐總體布置，滿足水利工程防火、監測、報警、控制、滅火、排煙及救生等方面的功能需求，同時還需確保重點兼顧一般，便于管理和經濟實用的原則。

本文依據我國關于《水利工程設計防火規范》（GB 50987-2014）、《火災自動報警系統設計規范》（GB 50116-2014）等相關規范和標準，以預防為主、防消結合為指導方針，充分考慮東莊水利工程地理位置和工程開發任務，提出該水電站的消防系統設計方案。

1 工程概況

東莊水利工程地處陜西省淳化縣、禮泉縣涇河下游峽谷末端，該水利工程以實現生態改良、發電、防洪減淤和供水等功能為主要目的。水庫總庫容32.76 億m3。其水電站裝機容量11 萬kW，保證出力1.23 萬kW～1.55 萬kW，多年平均發電量2.42 億kW·h～2.49 億kW·h，年利用小時數2204 h～2262 h，發電引水流量67.4 m3/s[2]。

2 消防系統設計

2.1 整體方案設計

該水電站消防系統設計布置范圍包括各生產建筑物、生產場所及機電設備的消防設計，其消防設計范圍主要有三大部分組成。其一為電站廠房及其附屬構筑物；其二為包含4 臺水輪發電機組和2 臺主變壓器的電站機電設備中心等；其三為火災自動報警聯動控制平臺。消防系統整體方案見圖1。

圖1 消防系統整體方案

2.2 電站廠房建筑物消防設計

依據《水利工程設計防火規范》（GB 50987-2014）電站建筑物、構筑物的消防設計需按照火災危險性類別和耐火等級劃分見表1[3]。

表1 火災危險性類別和耐火等級

廠房耐火等級均為一級，結構形式主要為現澆鋼筋混凝土梁板柱結構，所有樓板及防火墻上的孔洞待設備及線路安裝完畢后需用耐火材料封堵，材料燃燒性能等級和耐火等級需等同于封堵部位的要求，防火墻或防火隔墻均要砌筑至梁底部。

2.3 防火分區系統設計方案

水電站廠房為地下三層（含夾層），按照規范要求，廠房防火分區最大允許建筑面積不限，因此將整個電站廠房設置為一個防火分區，內有兩個直通室外出口[4]。主變壓器室、油化驗室、油處理室、油罐室采用耐火極限不低于3.00 h 的防火隔墻和不低于1.50 h 的樓板與其他部位隔開，門采用甲級防火門，主變壓器室防火卷簾采用耐火極限為3.00 h 的特級防火卷簾；電纜夾層采用耐火極限不低于3.00 h 的防火隔墻和不低于1.00 h的樓板與其他部位隔開，門使用甲級防火門。

開關樓建筑物為局部三層，將其設置兩個獨立的防火分區，并有其各自直通室外出口。

電纜兼交通及通風豎井和地下電站廠房為一個防火分區。消防電梯前室或合用前室與之廠房或疏散廊道之間增設防火隔間。當合用前室大于12 m2時設置1.5 m 乙級防火門。防火隔間面積大于6 m2時，設置1.5 m 甲級防火門。

2.4 機電設備消防設計

水電站機電設備消防設計主要是水輪發電機組消防設計方案、主變壓器消防設計方案及油罐室和配電裝置的消防設計。

（1）近年來我國發電機消防措施一般有兩種。其一改進發電機內部結構提高絕緣等級；其二采用合理的滅火方式。根據本工程具體需要，水輪發電機組消防設計方案采用雙管齊下方式。采用4 臺F 級絕緣發電機，單機容量分別是20 MW 和35 MW，并同時在發電機定子端部上、下兩層布置滅火環管，采用水噴霧滅火方式。另外還設計了消防水池，保證最大一臺水輪發電機水噴霧滅火水量10 L/s，滅火時間10 min，消防水壓0.35 MPa～0.5 MPa。

（2）主變壓器消防設計只要采用水噴霧滅火系統同消防栓及移動滅火器同時配置的方式，以保證主變壓器的滅火需求。為了防止變壓器著火造成油火蔓延危及到電站，每臺變壓器底部基礎還設計了貯油坑。

（3）油罐室、油處理間及其他配置也設計自動水噴霧式滅火系統和移動式泡沫滅火設備滅火相結合的方式。

2.5 消防給水設計

水電站消防給水系統采用高壓制，在廠房西北側至水墊塘交通洞內設置500 m3的消防水池，池底高程640 m，消防水池補水接自蝸殼層球閥前壓力鋼管取水，壓力鋼管出水需先經過砂濾器過濾，再供給消防水池。消防水池出水管設計在池底50 cm 處，以免汛期影響水質，保證出水水質滿足消防栓及水噴霧系統使用要求。電站廠房各部位消防水壓見表2。

表2 電站廠房各部位消防水壓表

2.6 火災自動報警及聯動控制

依據相關規范要求，結合東莊水利工程總體布置的特點，消防系統設計方案中增設火災自動報警系統。

東莊水電站火災自動報警系統由地上和地下兩部分構成，采用以集中報警控制為中心的方式進行設計[5]。該工程設計有兩個消防控制室，一個在地上廠房內，一個在地下廠房內。兩個廠房通過110 kV GIL 管道連接，地上為主消防控制室，有人值守，地下為消防控制室，無人值守。地上廠房包括三層，一層布置的有低壓配電室、變壓器室、10 kV 配電室、蓄電池室、直流室，二層全是辦公室和會議室，三層有通訊室、二次室、控制室（兼消防控制室），地上的這個三層控制樓旁邊緊貼的就是110 kV GIS 室，下面布置的是GIL管道夾層，這兩個單體共同組成了地上廠房部分。

消防控制中心位于地面中控樓中央控制室，地下廠房設兩個分控主機與控制中心進行通信?；馂淖詣訄缶到y采用RS485 方式與電站計算機監控系統之間進行通信。地面中控室內設有火災監視單元，所有火警信號都在火災監視單元上顯示[6]。本系統構成包括火災探測單元、火災報警控制單元、火災監控單元、聲光報警單元等設備，具體見圖2。

圖2 火災自動報警系統構成

3 結論

本文根據東莊水電站的實際工程情況，設計了消防系統方案，設計內容包括建筑物消防設計、機電設備消防設計、消防給水設計和火災自動報警設計等。以預防為主、防消結合為指導方針，充分考慮東莊水利工程地理位置和工程開發任務，可用于工程設計及施工人員參考。